Il rinforzo di elementi strutturali con calcestruzzi fibrorinforzati HPFRC: le applicazioni di Ruregold Micro Gold Steel

Calcestruzzi FRC: cosa sono e per quali usi possono essere sfruttati

L’Italia vanta una storica leadership nel settore della progettazione in calcestruzzo, ambito in cui il connubio fra la scuola ingegneristica italiana e le eccellenti proprietà tecnologiche di questo materiale hanno dato vita a un vasto patrimonio di opere infrastrutturali così come a una altrettanto ampia edilizia diffusa.

Lo scorrere del tempo, l’aumento delle sollecitazioni e il naturale degrado funzionale che interessa ogni manufatto ne hanno tuttavia nel tempo fatto emergere vulnerabilità e criticità, e con esse metodologie di intervento e soluzioni atte a porvi rimedio. Uno dei metodi risolutivi più efficaci dal punto di vista prestazionale e versatile dal punto di vista applicativo è il calcestruzzo fibrorinforzato (Fiber Reinforced Concrete - FRC), un materiale composito caratterizzato dalla presenza di una matrice cementizia e da fibre discrete il cui impiego ha avuto successo in numerose applicazioni di carattere strutturale grazie alle proprietà tecnologiche conferite all’impasto cementizio così additivato.

Le fibre utilizzate nella realizzazione di un calcestruzzo fibrorinforzato sono fibre discontinue caratterizzate dal diverso tipo di materiale da cui sono composte, oltre che da parametri geometrici quali lunghezza, rapporto d’aspetto, forma e diametro equivalente. I principali materiali utilizzati per la realizzazione delle fibre sono: acciaio, composti polimerici, vetro e carbonio; le fibre di acciaio, in particolare, nella loro versione sagomata e uncinata garantiscono una buona aderenza alla matrice rispetto alle fibre rettilinee. Più in generale, le fibre sono in grado di migliorare il comportamento a trazione della matrice in fase fessurata riducendone la fragilità, senza però influenzare sensibilmente il comportamento a compressione.

Micro Gold Steel è studiato appositamente per il miglioramento sismico e il rinforzo delle strutture in c.a.

In questo ambito l’importante know-how di Ruregold, maturato in oltre 20 anni di presenza nel mercato del rinforzo e ripristino strutturale di edifici e infrastrutture con interventi ad alto contenuto ingegneristico, ha dato vita a Micro Gold Steel, un microcalcestruzzo premiscelato HPFRC (High Performance Fiber Reinforced Concrete) fibrorinforzato con fibre metalliche studiato per il miglioramento sismico e il rinforzo delle strutture in calcestruzzo armato anche senza l’impiego di elementi metallici aggiuntivi.

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Le caratteristiche meccaniche del prodotto consentono di utilizzare Micro Gold Steel nel miglioramento sismico di diverse strutture in calcestruzzo armato in spessori variabili tra 20 e 50 mm; la presenza di fibre metalliche nella matrice cementizia ne migliora le caratteristiche meccaniche, rendendola estremamente duttile e di tenacità superiore a quella delle tradizionali malte fibrorinforzate, conferendole elevate resistenze meccaniche a compressione e flessione e un’elevata capacità di sostenere carichi anche dopo rottura di prima fessurazione.

Il comportamento in opera e le proprietà fisico-meccaniche di Micro Gold Steel offrono numerosi vantaggi di carattere funzionale e operativo: fra questi, la riduzione o eliminazione delle armature di rinforzo con conseguente risparmio di lavorazioni da effettuare e tempi di realizzazione, una riduzione degli spessori fino a 3 - 4 cm con un minimo di 2 cm, della variazione della geometria degli elementi e dell’aumento dei carichi sulla struttura esistente, della durabilità del materiale e rigidezza dell'elemento.

Tra le molteplici applicazioni di Micro Gold Steel troviamo innanzitutto il rinforzo di pilastri in calcestruzzo armato, che possono essere soggetti a carenze di carattere strutturale in termini di insufficiente capacità di resistenza a pressoflessione e a taglio.

In questi casi, la tecnica dell’incamiciatura in cemento armato tradizionale consente di incrementare la rigidezza, la capacità portante e la duttilità dell’elemento attraverso un incremento della sezione resistente dello stesso e l’aggiunta di armatura all’interno della camicia. L’utilizzo di un calcestruzzo ad alte prestazioni fibrorinforzato come Micro Gold Steel consente di ridurre gli spessori della camicia con la quale viene ringrossato il pilastro di partenza e di ottenere un'efficace riduzione delle armature aggiuntive, con prestazioni dell’elemento rinforzato significativamente più elevate. L’aggiunta di fibre va infatti a modificare le proprietà meccaniche del calcestruzzo, migliorandone il comportamento a trazione e soprattutto contrastando l’apertura di fessurazioni.

Di particolare rilievo è l’applicazione del microcalcestruzzo per il rinforzo dei pannelli di nodo trave-pilastro, una tipologia di intervento significativamente utile in corrispondenza del tratto di pannello di nodo non confinato tramite l’esecuzione di un getto con un microcalcestruzzo FRC come Micro Gold Steel.

Tra le più significative e ricorrenti applicazioni di Micro Gold Steel rientra anche il rinforzo a flessione e taglio di travi in calcestruzzo che, analogamente a quanto accade per i pilastri, possono presentare gravi carenze strutturali sotto questi due aspetti, o più semplicemente necessitare di un adeguamento in occasione di un cambio di destinazione d’uso o di un intervento di miglioramento sismico.

Un’ulteriore e frequente applicazione dei calcestruzzi fibrorinforzati HPFRC riguarda il consolidamento a basso spessore di orizzontamenti quali solette in calcestruzzo armato e solai esistenti. In questi casi l’utilizzo di una soluzione ad alte prestazioni ed elevata resistenza residua a trazione come Micro Gold Steel, in particolare all’estradosso di cappe collaboranti, è utile nel caso di impalcati di piano con luci impegnative e in continuità su più appoggi. Al basso spessore utile di impiego (soli 2 cm) il microcalcestruzzo fibrorinforzato unisce infatti la possibilità di assorbire elevati carichi concentrati senza gravare eccessivamente sulla struttura esistente.

Come per tutti gli elementi strutturali in calcestruzzo armato la realizzazione della camicia in HPFRC avviene applicando direttamente il materiale di rinforzo sul calcestruzzo originario e deve essere preceduta da un'adeguata preparazione del supporto degli elementi da rinforzare.

La prima operazione riguarda il trattamento della superficie con l’obiettivo di ottenere un buon grado di rugosità (2-3 mm) allo scopo di incrementare l'aderenza tra i due materiali, utilizzando tecniche come bocciardatura, scalpellatura, scarifica o sabbiatura a cui deve fare seguito una fase di aspirazione e idropulizia al fine di rimuovere qualsiasi residuo. Nel caso di rinforzo con HPFRC colabile si predispongono invece casseri a perfetta tenuta e si effettua il getto mediante semplice colata. Nel caso l’intervento di incamiciatura venga effettuato su un'intera pilastrata è opportuno predisporre un’idonea foratura delle superfici interessate per il passaggio dei ferri di armatura, garantendo in questo modo una opportuna continuità all’intervento strutturale.

In tutti i casi qui esposti, l’impiego di rinforzi strutturali quali FRCM e FRP possono non essere sufficienti per raggiungere le prestazioni richieste dalle nuove esigenze strutturali, rendendo quindi necessario intervenire mediante un incremento della sezione di partenza, e l’impiego di calcestruzzi fibrorinforzati ad alta prestazione HPRFC come Micro Gold Steel può sostituire o integrare le ordinarie armature a flessione e taglio di cui è carente la sezione originale.

Oltre al ripristino e al miglioramento delle proprietà strutturali degli elementi oggetto di intervento, in tutti questi casi Micro Gold Steel garantisce facilità e rapidità di messa in opera e finitura, resistenza ai cicli di gelo e disgelo e prestazioni meccaniche certificate.

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